CN115060306A - 模拟量校准方法、装置及模拟量采集设备 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种模拟量校准方法、装置及模拟量采集设备，该方法涉及工业控制领域，该方法包括：获取直流校准参数和交流补偿参数；其中，直流校准参数由多个输入模拟量采集设备的已知直流信号和多个已知直流信号对应的直流采集结果信号确定，交流补偿参数由多个输入模拟量采集设备的已知交流信号和多个已知交流信号对应的交流采集结果信号确定；获取当前采集模拟量；根据直流校准参数和交流补偿参数对当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。在对模拟量的校准过程中，通过加入交流校准过程，提高了数模拟量采集系统的动态响应性能。

Description

模拟量校准方法、装置及模拟量采集设备

技术领域

本申请涉及工业控制领域，具体而言，涉及一种模拟量校准方法、装置及模拟量采集设备。

背景技术

在工业控制领域，经常需要采集模拟量，并根据模拟量对工况等进行感知。具体的，可以采集电压、电流的模拟信号，并根据电压、电流的模拟信号对工况进行感知，以及可以根据实时采集到的电压、电流数据，对系统的有功、无功功率进行计算。例如，在利用温度传感器采集某个生产设备的表面温度时，温度传感器能够输出用于表示该温度的模拟量（比如电压的模拟信号），采集系统可以根据该模拟量获取该生产设备的表面温度。

由于工业现场存在较多的各种干扰，大多数模拟量采集系统（或者称为模拟量采集设备）都会在输入端加入低通滤波器和滤波算法，以去除高频干扰。具体的，采集系统包括相互连接的模拟量采集设备（比如上述的温度传感器）和数据处理设备，大多数采集系统会在输入端加入低通滤波器和滤波算法，也即是数据处理设备会对来自模拟量采集设备的数据先进行滤波处理。但是，这种方式会导致不同频率的分量，放大倍数不同，这会使模拟部分的直流响应和交流响应存在不同，导致在输入明显变化时数模拟量采集系统的动态响应不良，存在明显的时间滞后。并且，部分低成本的低通滤波器和部分简单的滤波算法，会改变输入模拟量的相位，造成相位计算误差，无法准确地得出有功和无功功率。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种模拟量校准方法、装置及模拟量采集设备，能够提高数模拟量采集系统的动态响应性能。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种模拟量校准方法，应用于模拟量采集设备。第一方面所述的方法包括：获取直流校准参数和交流补偿参数；其中，直流校准参数由多个输入模拟量采集设备的已知直流信号和多个已知直流信号对应的直流采集结果信号确定，交流补偿参数由多个输入模拟量采集设备的已知交流信号和多个已知交流信号对应的交流采集结果信号确定；获取当前采集模拟量；根据直流校准参数和交流补偿参数对当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。

第二方面，本申请提供一种模拟量校准装置，包括：获取模块和处理模块。其中，获取模块，用于获取直流校准参数和交流补偿参数；其中，直流校准参数由多个输入模拟量采集设备的已知直流信号和多个已知直流信号对应的直流采集结果信号确定，交流补偿参数由多个输入模拟量采集设备的已知交流信号和多个已知交流信号对应的交流采集结果信号确定；获取模块，还用于获取当前采集模拟量；处理模块，用于根据直流校准参数和交流补偿参数对当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。

在本申请的可选实施例中，已知交流信号为正弦信号。

在本申请的可选实施例中，已知交流信号由如下正弦信号公式确定：U=a*sin（ωt）；其中，U为已知交流信号的幅值，a为已知交流信号的振幅，ω为已知交流信号的角频率，t为时间，a大于或等于模拟量采集设备的量程，a*ω大于或等于输入模拟量采集设备的模拟量的最大斜率。

在本申请的可选实施例中，获取模块，还用于采集多个输入模拟量采集设备的已知交流信号，得到多个第一数据；处理模块，还用于根据直流校准参数对多个第一数据进行直流校准，得到多个交流采集结果信号；处理模块，还用于根据多个交流采集结果信号的采集时间对多个交流采集结果信号进行拟合，得到交流拟合关系；交流拟合关系包括交流采集结果信号的采集时间与交流采集结果信号的关系；处理模块，还用于根据交流拟合关系和正弦信号公式，确定交流补偿参数。

在本申请的可选实施例中，获取模块，还用于采集多个输入模拟量采集设备的已知直流信号，得到多个直流采集结果信号；处理模块，还用于对多个直流采集结果信号和多个已知直流信号进行拟合，得到直流拟合关系；直流拟合关系包括直流采集结果信号与已知直流信号的对应关系；处理模块，还用于根据直流拟合关系确定直流校准参数。

在本申请的可选实施例中，处理模块，还用于对多个直流采集结果信号和多个已知直流信号进行插值拟合或线性拟合，得到直流拟合关系。

在本申请的可选实施例中，处理模块，还用于根据直流校准参数对当前采集模拟量进行校准，得到直流校准模拟量；处理模块，还用于当直流校准模拟量的变化率大于交流校准阈值时，根据交流补偿参数对直流校准模拟量进行校准，得到校准后的模拟量；处理模块，还用于当直流校准模拟量的变化率小于或等于交流校准阈值时，将直流校准模拟量确定校准后的模拟量。

在本申请的可选实施例中，交流校准阈值由a和ω确定。

在本申请的可选实施例中，多个已知直流信号的数量大于第一数量阈值，多个已知交流信号的数量大于第二数量阈值。

第三方面，本申请提供一种模拟量采集设备，包括与存储器耦合的处理器，处理器用于执行存储器中的计算机程序，使得第一方面所述的模拟量校准方法被执行。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得第一方面所述的模拟量校准方法被执行。

基于上述各个方面提供的实施例，根据直流校准参数和交流补偿参数对当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。这样，在对模拟量的校准过程中，加入了交流校准过程，能够提高数模拟量采集系统的动态响应性能。另外，加入交流校准过程，有效降低了滤波器和滤波算法所造成的相位差，从而提高了有功功率和无功功率的精准度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的模拟量采集设备的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种模拟量校准方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的S110的一种流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种直流校准参数的获取过程的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种交流补偿参数的获取过程的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种对当前采集模拟量进行校准的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种模拟量校准装置的功能模块图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

本申请实施例提供一种技术方案，该技术方案包括模拟量采集设备、应用于该模拟量采集设备的模拟量校准方法和装置。下面将结合附图，对本申请提供的技术方案进行说明。

首先，介绍本申请实施例提供的一种模拟量采集设备。请参照图1，图1为本申请实施例提供的模拟量采集设备的一种结构示意图。该模拟量采集设备100可以包括一个或多个处理器101，通信线路102，以及至少一个通信接口（图1中仅是示例性的以包括通信接口104，以及一个处理器101为例进行说明），可选地还可以包括存储器103。本申请实施例中，模拟量采集设备100也可以被称为模拟量采集系统。

处理器101可以是一个中央处理器（central processing unit，CPU），微处理器，特定应用集成电路（application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。

通信线路102可包括用于连接不同组件的通路。示例性的，该通信线路102可以为总线，如地址总线、数据总线、控制总线等。

通信接口104可以是收发模块，可以用于与其他设备或通信网络通信。例如，所述收发模块可以是收发器、收发机一类的装置。可选地，所述通信接口104也可以是位于处理器101内的收发电路，用以实现处理器的信号输入和信号输出。

存储器103可以是具有存储功能的装置。例如可以是只读存储器（read-onlymemory，ROM）或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器（random access memory，RAM）或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器（electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM）、只读光盘（compact disc read-only memory，CD-ROM）或其他光盘存储、光碟存储（包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等）、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过通信线路102与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

其中，存储器103用于存储执行本申请方案的计算机执行指令，并由处理器101来控制执行。处理器101用于执行存储器103中存储的计算机执行指令，从而实现本申请实施例中提供的模拟量校准方法。

或者，本申请实施例中，也可以是处理器101执行本申请下述实施例提供的模拟量校准方法中的处理相关的功能，通信接口104负责与其他设备或通信网络通信，本申请实施例对此不作具体限定。

本申请实施例中的计算机可执行指令也可以称之为应用程序代码，本申请实施例对此不作具体限定。

在具体实现中，作为一种实施例，处理器101可以包括一个或多个CPU，例如图1中的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，电子设备100还可以包括输出设备105和输入设备106。输出设备105和处理器101通信，可以以多种方式来显示信息。

本申请实施例并未对本申请实施例提供的方法的执行主体的具体结构特别限定，只要能够通过运行记录有本申请实施例的提供的方法的代码的程序，以根据本申请实施例提供的方法对当前采集模拟量进行校准即可。例如，本申请实施例提供的模拟量校准方法的执行主体可以是模拟量采集设备，或者，是模拟量采集设备中能够调用程序并执行程序的功能模块。

在图1示出的模拟量采集设备100的基础上，本申请实施例还提供一种模拟量校准方法，可以应用于上述模拟量采集设备100，可以由上述模拟量采集设备100执行。请参见图2，图2为本申请实施例提供的一种模拟量校准方法的流程示意图。

该模拟量校准方法可以包括以下步骤S110~S130，下面分别说明。

S110，获取直流校准参数和交流补偿参数。

其中，直流校准参数由多个输入模拟量采集设备100的已知直流信号和多个已知直流信号对应的直流采集结果信号确定。交流补偿参数由多个输入模拟量采集设备100的已知交流信号和多个已知交流信号对应的交流采集结果信号确定。

可选的，如图3所示，图3为本申请实施例提供的S110的一种流程示意图。S110，获取直流校准参数和交流补偿参数的方式可以包括如下步骤1.1~步骤1.5。

步骤1.1，向模拟量采集设备100输入多个已知直流信号。并利用模拟量采集设备100采集这多个已知直流信号所对应的多个直流采集结果信号。

步骤1.2，根据多个已知直流信号和对应的多个直流采集结果信号，计算直流校准参数。

步骤1.3，向模拟量采集设备100输入多个已知交流信号。并利用模拟量采集设备100采集这多个已知交流信号所对应的多个交流采集结果信号。

步骤1.4，根据多个已知交流信号和对应的多个交流采集结果信号，计算交流补偿参数。

步骤1.5（可选的），保存直流校准参数和交流补偿参数。完成直流校准参数和交流补偿参数的获取后，模拟量采集设备100可以正常采集数据。采集过程中使用保存的直流校准参数和交流补偿参数对数据进行校准和补偿。

其中，上述步骤1.1、步骤1.2可以称为直流校准参数的获取过程，步骤1.3、步骤1.4可以称为交流补偿参数的获取过程。步骤1.1、步骤1.2与步骤1.3、步骤1.4之间在执行顺序上没有关联，因此，直流校准参数和交流补偿参数的获取过程可以交换顺序，直流校准参数的获取过程可以在交流补偿参数的获取过程之前、之后或者并行执行，对此不作限定。

下面分别对直流校准参数和交流补偿参数的获取过程进行说明。

一，直流校准参数的获取过程。

可选的，直流校准参数由多个输入模拟量采集设备的已知直流信号和多个已知直流信号对应的直流采集结果信号确定的过程，可以包括如下步骤2.1~步骤2.3。

步骤2.1，采集多个输入模拟量采集设备100的已知直流信号，得到多个直流采集结果信号。

其中，每个已知直流信号在输入模拟量采集设备100后会得到一个对应的直流采集结果信号。因此，多个已知直流信号与多个直流采集结果信号是一一对应的关系。

步骤2.2，对多个直流采集结果信号和多个已知直流信号进行拟合，得到直流拟合关系。

其中，直流拟合关系包括直流采集结果信号与已知直流信号的对应关系。

步骤2.3，根据直流拟合关系确定直流校准参数。

具体的，以下以一种可能的实施方式并结合图4对上述步骤2.1~步骤2.3进行说明。请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种直流校准参数的获取过程的流程示意图。该直流校准参数的获取过程可以包括步骤201~步骤205。

步骤201，向模拟量采集设备100输入一个已知直流信号。

其中，该已知直流信号可以理解为已知的模拟量，可以记为y_n。n为向模拟量采集设备100中输入已知直流信号的次数，n为正整数。n小于等于N，N为多个已知直流信号的数量。

步骤202，采集数据。利用模拟量采集设备100采集已知直流信号对应的直流采集结果信号。

其中，已知直流信号对应的直流采集结果信号可以记为x_n。可选的，模拟量采集设备100还对直流采集结果信号进行平滑处理，得到平滑后的数据。

步骤203，判断向模拟量采集设备100中输入的已知直流信号的数量是否大于（也可以是大于或等于，对此不作限定）第一数量阈值。

其中，如果大于第一数量阈值，则执行步骤204，换言之，本申请实施例中，可选的，多个已知直流信号的数量大于第一数量阈值。这样，可以确保数据量足够多，提升校准准确程度。如果小于或等于第一数量阈值，则返回执行步骤201。可以理解，在对步骤201~步骤203的N轮执行过程中，不同执行轮之间的已知直流信号的值可以不同。

步骤204，得到多个已知直流信号和多个直流采集结果信号。

其中，经过上述步骤201~步骤203的N轮执行过程，可以得到N个已知直流信号和每个已知直流信号对应的直流采集结果信号。进而，通过对数据进行整理，可以得到多组数据包括：（x₁,y₁），（x₂,y₂），…，（x_N,y_N）。

步骤205，根据插值算法（也可以称为插值拟合）或线性拟合对多个已知直流信号和多个直流采集结果信号进行处理，得到直流校准参数。

具体的，对多个直流采集结果信号和多个已知直流信号进行插值拟合或线性拟合，得到直流拟合关系，根据直流拟合关系确定直流校准参数。比如，可以通过插值算法或线性拟合算法对步骤204得到的N组数据进行处理，获得直流校准函数（也即直流拟合关系），记为y=f(x)。然后，可以根据该直流校准函数确定直流校准参数。例如，可选的，可以将直流校准函数中的参数确定为直流校准参数。

其中，通过插值算法对多组数据进行处理，获得直流校准函数的方法可以包括：

首先，假设N组数据包括：（x₁,y₁），（x₂,y₂），…，（x_N,y_N）。并且，y₁< y₂<……<y_N，则可以得到y=f(x)的表达式如下：

（1）

其中，当仅有两组数据（N=2）时，y=f(x)的表达式如下：

可以理解，当数据组数大于2（N＞2）时，上述插值算法可以称为分段线性插值，可以应用于线性程度不很好的数模拟量采集系统。当数据组数等于2时，上述插值算法可以称为线性插值，计算简单，能够减少计算量。

可选的，通过线性拟合算法对多组数据进行处理，获得直流校准函数的方法可以包括：

首先，预先根据数模拟量采集设备的特性定义一个函数：

（2）

其中，

是函数f的N个不确定参数。拟合的目的是通过N组（x，y）数据，来确定

的值，从而确定直流校准函数中的参数。

例如，可以采用最小二乘法确定直流校准函数中的参数。令：

（3）

L为残差函数。当对于全部的N组（x，y）数据，L最小时，

的值为最优估计值。此时有：

（4）

因此，上述方程组的解，即为最优估计值，这样即可确定

的值，即直流校准函数中的参数。可选的，可以将

的值确定为直流校准参数。

其中，如果我们预先定义的函数为线性函数：

那么此时：

则：

整理得：

通过求解上述方程组，即可得到

的值；

二，交流补偿参数的获取过程。

可选的，交流补偿参数由多个输入模拟量采集设备的已知交流信号和多个已知交流信号对应的交流采集结果信号确定的过程，可以包括如下步骤3.1~步骤3.4。

步骤3.1，采集多个输入模拟量采集设备100的已知交流信号，得到多个第一数据。

其中，第一数据为模拟量采集设备100对已知交流信号进行采集而得到的信号。

可选的，已知交流信号为正弦信号。通过使用正弦信号作为输入模拟量采集设备100的已知交流信号，可以简化计算过程，减小计算量。例如，已知交流信号可以由如下正弦信号公式确定：

U=a*sin（ωt） （5）

其中，U为已知交流信号的幅值，a为已知交流信号的振幅，ω为已知交流信号的角频率，t为时间。

可选的，a大于或等于模拟量采集设备100的量程，a*ω大于或等于输入模拟量采集设备100的模拟量的最大斜率。由于正弦信号U=a*sin（ωt）本身包含了斜率在[-a*ω，a*ω]范围内的全部上升和下降信号，因此通过对a和a*ω进行限定，可以兼顾多种上升速率的信号，从而进一步提升交流校准的准确性。

步骤3.2，根据直流校准参数对多个第一数据进行直流校准，得到多个交流采集结果信号。

其中，每个已知交流信号在输入模拟量采集设备100后会得到一个对应的第一数据，每个第一数据经过直流校准后会得到一个对应的交流采集结果信号。因此，多个已知交流信号与多个交流采集结果信号是一一对应的关系。

步骤3.3，根据多个交流采集结果信号的采集时间对多个交流采集结果信号进行拟合，得到交流拟合关系。

其中，交流拟合关系包括交流采集结果信号的采集时间与交流采集结果信号的关系。

步骤3.4，根据交流拟合关系和正弦信号公式，确定交流补偿参数。

具体的，以下以一种可能的实施方式并结合图5对上述步骤3.1~步骤3.4进行说明。

请参照图5，图5为本申请实施例提供的一种交流补偿参数的获取过程的流程示意图。该交流补偿参数的获取过程可以包括步骤301~步骤308。

步骤301，向模拟量采集设备100中输入一个已知的交流模拟量U=a*sin（ωt）。

其中，这里的a大于或等于模拟量采集设备100的量程，a*ω大于或等于输入模拟量采集设备100的模拟量的最大斜率。

步骤302，采集数据。

例如，在时间（记为t_m）对输入模拟量采集设备100的交流模拟量U=a*sin（ωt）进行采集，得到一个第一数据（记为U_m）。可选的，模拟量采集设备100还可以对U_m进行平滑处理。

步骤303，利用直流校准函数（y=f(x)）对第一数据进行处理，得到第一数据对应的交流采集结果信号。

例如，将U_m作为变量（x）代入直流校准函数y=f(x)，可以得到对应的交流采集结果信号，记为y_m。其中，这里的y=f(x)可以是根据上述步骤201~步骤205得到的，也可以是预设的，对此不作限定。

步骤304，判断模拟量采集设备100确定的交流采集结果信号的数量是否大于（也可以是大于或等于，对此不作限定）第二数量阈值。

其中，如果大于第二数量阈值，则执行步骤305，换言之，本申请实施例中，可选的，多个已知交流信号的数量大于第二数量阈值。这样，可以确保数据量足够多，提升校准准确程度。如果小于或等于第二数量阈值，则返回执行步骤302。

应理解，模拟量采集设备100对该交流模拟量U=a*sin（ωt）进行多次采集，相当于向模拟量采集设备100中输入多个已知交流信号。例如，利用模拟量采集设备100在多个时间采集交流模拟量U=a*sin（ωt）输入的信号，从而得到多个第一数据。其中，m为模拟量采集设备100采集已知交流信号的次数，m为正整数，m小于等于M，M为多个已知交流信号的数量。在对步骤302~步骤304的M轮执行过程中，不同执行轮之间的已知交流信号的值可以不同。

步骤305，得到多个交流采集结果信号和每个交流采集结果信号的采集时间。

其中，经过上述步骤302~步骤304的M轮执行过程，可以得到M个交流采集结果信号和每个交流采集结果信号对应的采集时间。进而，通过对数据进行整理，可以得到M组数据包括：（Y₁,t₁），（Y₂,t₂），…，（Y_M,t_M）。

步骤306，根据多个交流采集结果信号的采集时间对多个交流采集结果信号进行拟合，得到交流拟合关系。

例如，通过拟合的方式可以获得交流拟合关系对应的函数，记为U=Ksin(ωt+θ)+P，其中K、θ、P为常数与输入。其中，这里的拟合方式可以参照下文相关说明，在此暂不赘述。

步骤307，将交流拟合关系对应的函数U=Ksin(ωt+θ)+P与输入的交流模拟量U=a*sin（ωt）进行联合解算，并整形得到交流补偿函数U=A*y+B*

+C。

其中，

指的是数据值对时间的导数，A、B、C为常数。这里的联合解算方法可以参照下文相关说明，在此暂不赘述。

步骤308，将交流补偿函数中的参数确定为交流补偿参数。换言之，可以将上述的A、B、C确定为交流补偿参数。

可选的，上述步骤306中的拟合算法与前文“通过线性拟合算法对多组数据进行处理，获得直流校准函数的方法”的原理相同。特殊的地方在于，步骤306中的拟合算法中预定义的函数为：y=Ksin(ωt+θ)+P，其中K、θ、P为待确定参数。此时：

如需L最小，则：

通过解求解上述方程组，即可得到K、θ、P的值，从而确定交流拟合关系对应的函数即U=Ksin(ωt+θ)+P。

可选的，上述步骤307中的联合解算方法可以包括：

交流拟合关系对应的函数

，与输入信号

进行联合解算时，过程如下所示：

=

=

如果，记：

那么可以得到：

即：

如此，即可确定出交流补偿函数中的参数，即A、B、C。

请继续参照图2，S120，获取当前采集模拟量。

可以理解，本申请实施例中所述的模拟量（包括当前采集模拟量）可以是指在一定范围内连续变换的量，可以为各种传感器采集并输出的信号。

S130，根据直流校准参数和交流补偿参数对当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。

可选的，S130，根据直流校准参数和交流补偿参数对当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量，可以包括如下步骤4.1~步骤4.3。

步骤4.1，根据直流校准参数对当前采集模拟量进行校准，得到直流校准模拟量。

步骤4.2，当直流校准模拟量的变化率大于交流校准阈值时，根据交流补偿参数对直流校准模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。

其中，直流校准模拟量的变化率可以为Δy/Δt，其中，Δy是指校准模采集设备两次采集的数据y之间的差值，Δt是指两次采集之间的时间差。或者，直流校准模拟量的变化率可以表示单位时间内直流模拟量的变化量，例如，如果单位时间记为Δt，直流模拟量的变化量记为Δy，则直流校准模拟量的变化率可以为Δy/Δt。

步骤4.3，当直流校准模拟量的变化率小于或等于交流校准阈值时，将直流校准模拟量确定校准后的模拟量。

具体的，以下以一种可能的实施方式并结合图6对上述步骤4.1~步骤4.3进行说明。请参照图6，图6为本申请实施例提供的一种对当前采集模拟量进行校准的流程示意图。该对当前采集模拟量进行校准的过程可以包括步骤401~步骤406。

步骤401（可选的），对当前采集模拟量进行平滑处理。

其中，平滑处理后的当前采集模拟量记为X。

步骤402，利用直流校准参数对当前采集模拟量进行校准，得到直流校准模拟量。

例如，可以利用直流校准参数对应的直流校准函数（y=f(x)）对当前采集模拟量X进行校准，得到直流校准模拟量，记为Y。其中，这里的y=f(x)可以是根据上述步骤201~步骤205得到的。

步骤403，判断直流校准模拟量的变化率是否大于交流校准阈值（记为Q）。

其中，如果直流校准模拟量的变化率大于Q，则执行步骤404，换言之，本申请实施例中，可以在动态变化大于一定值后进行交流补偿，从而能够兼顾噪声滤除和动态响应。如果直流校准模拟量的变化率小于或等于Q，则执行步骤405。

可以理解，当直流校准模拟量的变化率大于Q时，则认为当前系统输入处于变动中，加入交流补偿，可以提高数模拟量采集系统的动态响应性能。当数据变化小于Q时，则认为当前系统输入处于相对稳定中，不加入交流补偿，可以节省计算量。因此，本申请实施例可以通过调节判断阈值Q，来在信号平稳性和动态响应速度之间进行平衡。

可选的，交流校准阈值Q可以由a和ω确定。可选的，Q= a*ω/10。其中，Q的值越大，抗高频干扰效果越好。

步骤404，利用交流补偿参数对应的交流补偿函数对直流校准模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。

具体的，可以使用上述的公式U=A*y+B*

+C对直流校准模拟量，进行交流补偿，其中A、B、C是之前保存的交流补偿参数（参见上文）。

步骤405，将直流校准模拟量确定为校准后的模拟量。

步骤406，输出校准后的模拟量。

应理解，在上述S110~S130中，根据直流校准参数和交流补偿参数对当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。换言之，在对模拟量的校准过程中，加入了交流校准过程，从而提高了在输入明显变化时，模拟量采集系统的动态响应性能。并且，本申请实施例还可以在保证直流精度、滤波效果不明显劣化的情况下，提高数模拟量采集系统的动态响应性能。另外，加入交流校准过程，有效降低了滤波器和滤波算法所造成的相位差，从而提高了有功功率和无功功率的精准度。

为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种模拟量校准装置的实现方式，请参阅图7，图7示出了本申请实施例提供的一种模拟量校准装置200的功能模块图。该模拟量校准装置200可以用于实现上述图1所示模拟量采集设备100，可以用于执行上述方法实施例中的模拟量采集设备100所能够执行的步骤。需要说明的是，本实施例所提供的一种模拟量校准装置200，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该模拟量校准装置200可以包括：获取模块210、处理模块220。

可选地，上述模块可以软件或固件（Firmware）的形式存储于存储器中或固化于本申请提供的图1所示的模拟量采集设备100的操作系统（Operating System，OS）中，并可由图1所示模拟量采集设备100中的处理器执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在存储器中。

可以理解的是，获取模块210、处理模块220可以用于支持图1所示的模拟量采集设备100执行上述方法实施例中相关的步骤，和/或用于本文所描述的技术的其他过程，比如上述图2-图6所示的方法实施例以及上述记载的各个方法实施例，对此不作限定。

基于上述方法实施例，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述模拟量校准方法的步骤。

具体地，该存储介质可以为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述实施例中的方法，从而解决“输入明显变化时数模拟量采集系统的动态响应不良，存在明显的时间滞后”的问题，提高数模拟量采集系统的动态响应性能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟量校准方法，其特征在于，应用于模拟量采集设备，所述方法包括：

获取直流校准参数和交流补偿参数；

其中，所述直流校准参数由多个输入所述模拟量采集设备的已知直流信号和多个所述已知直流信号对应的直流采集结果信号确定，所述交流补偿参数由多个输入所述模拟量采集设备的已知交流信号和多个所述已知交流信号对应的交流采集结果信号确定；

获取当前采集模拟量；

根据所述直流校准参数和所述交流补偿参数对所述当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述已知交流信号为正弦信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述已知交流信号由如下正弦信号公式确定：

U=a*sin（ωt）；

其中，U为所述已知交流信号的幅值，a为所述已知交流信号的振幅，ω为所述已知交流信号的角频率，t为时间，a大于或等于所述模拟量采集设备的量程，a*ω大于或等于输入所述模拟量采集设备的模拟量的最大斜率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述交流补偿参数由多个输入所述模拟量采集设备的已知交流信号和多个所述已知交流信号对应的交流采集结果信号确定的过程，包括如下步骤：

采集多个输入所述模拟量采集设备的已知交流信号，得到多个第一数据；

根据所述直流校准参数对多个所述第一数据进行直流校准，得到多个所述交流采集结果信号；

根据多个所述交流采集结果信号的采集时间对多个所述交流采集结果信号进行拟合，得到交流拟合关系；所述交流拟合关系包括所述交流采集结果信号的采集时间与所述交流采集结果信号的关系；

根据所述交流拟合关系和所述正弦信号公式，确定所述交流补偿参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流校准参数由多个输入所述模拟量采集设备的已知直流信号和多个所述已知直流信号对应的直流采集结果信号确定的过程，包括如下步骤：

采集多个输入所述模拟量采集设备的已知直流信号，得到多个所述直流采集结果信号；

对多个所述直流采集结果信号和多个所述已知直流信号进行拟合，得到直流拟合关系；所述直流拟合关系包括所述直流采集结果信号与所述已知直流信号的对应关系；

根据直流拟合关系确定所述直流校准参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对多个所述直流采集结果信号和多个所述已知直流信号进行拟合，得到直流拟合关系，包括：

对多个所述直流采集结果信号和多个所述已知直流信号进行插值拟合或线性拟合，得到所述直流拟合关系。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述直流校准参数和所述交流补偿参数对所述当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量，包括：

根据所述直流校准参数对所述当前采集模拟量进行校准，得到直流校准模拟量；

当所述直流校准模拟量的变化率大于交流校准阈值时，根据所述交流补偿参数对所述直流校准模拟量进行校准，得到校准后的模拟量；

当所述直流校准模拟量的变化率小于或等于所述交流校准阈值时，将所述直流校准模拟量确定所述校准后的模拟量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述交流校准阈值由a和ω确定。

9.一种模拟量校准装置，其特征在于，包括获取模块和处理模块；其中，

所述获取模块，用于获取直流校准参数和交流补偿参数；

其中，所述直流校准参数由多个输入所述模拟量采集设备的已知直流信号和多个所述已知直流信号对应的直流采集结果信号确定，所述交流补偿参数由多个输入所述模拟量采集设备的已知交流信号和多个所述已知交流信号对应的交流采集结果信号确定；

所述获取模块，还用于获取当前采集模拟量；

所述处理模块，用于根据所述直流校准参数和所述交流补偿参数对所述当前采集模拟量进行校准，得到校准后的模拟量。

10.一种模拟量采集设备，其特征在于，包括与存储器耦合的处理器，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机程序，使得如权利要求1-8中任一项所述的方法被执行。

Images